基于应变极值估计的CFRP板加固后桥梁车辆荷载效应分析

作     者：朱宇航 

作者单位：重庆科技学院 

学位级别：硕士

导师姓名：卓静;郭金鑫

授予年度：2023年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：健康监测 应变极值 车辆荷载效应 最大值分布 桥梁评估 

摘      要：车辆荷载为桥梁运营期间所承受的主要可变荷载,是影响桥梁结构安全的关键因素,因此对车辆荷载效应进行长期监测,并据此估计出桥梁服役期间的最大荷载效应非常重要。本文围绕两套健康监测系统采集的实测数据展开研究:首先,基于CFRP板加固后试验梁健康监测装置采集的梁体温度与应变数据,验证了利用线性回归方法剔除温度效应的可行性,根据此方法可剔除泸州车行天桥实测数据中的温度效应;其次,基于CFRP板加固后泸州车行天桥健康监测系统采集的主梁温度与应变数据,利用统计学理论及Python编程提取车辆荷载效应,建立应变极值的概率模型,估计出桥梁设计基准期内主梁测点在车辆荷载作用下的应变极值。估计结果可为桥梁的安全评估及可靠度研究提供重要依据。论文的主要研究工作和结论包括:(1)搭建CFRP板加固后的试验梁健康监测装置,通过统计分析长期无车辆荷载作用下的温度与应变数据,结果表明:在不同温度条件下,对数据进行回归分析后得到的待定系数都很平稳且接近,证明了利用线性回归剔除温度效应的可行性。对泸州车行天桥一年内的温度-应变数据进行回归分析,建立温度-应变回归方程,以此剔除实测数据中的温度效应。(2)对比分析CFRP板加固后的车行天桥在荷载试验中主梁临时测点与系统测点应变数据,验证了车行天桥监测系统采集数据的准确性;介绍监测系统的主要监测内容及手段,利用Python语言根据采集频率的差异进行编程,提取出车行天桥一年内车辆荷载引起的应变增量,建立应变极值数据库。(3)对车行天桥一年的应变极值进行统计分析,使用Matlab编程对其进行分布拟合及参数检验,确定应变极值的截口分布服从一个Weibull分布和一个Lognorm分布的加权混合分布,然后通过Monte-Carlo模拟法估计出不同设计基准期内车辆荷载应变极值的最大值分布类型及其统计参数,通过理论换算,得到其0.95分位值对应的实际车辆荷载作为桥梁评估荷载。